原子

【演習】光の粒子性

物理【原子】第2講『光の粒子性』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

光の粒子性光電効果という,これまで知られていた物理ではまったく説明できない現象。この謎はどのように解明されたのでしょうか。...
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問題

以下の各問において,プランク定数をh=6.6×10-34J・s,真空中の光の速さをc=3.0×108m/s,電気素量をe=1.6×10-19Cとする。

[Level.1]
振動数5.0×1014Hzの光子がもつエネルギーは何Jか。 また,この光を仕事関数3.0×10-19Jの金属に照射したとき,光電効果は起こるか。 起こる場合は光電子の運動エネルギーの最大値も答えよ。

[Level.2]
ある金属に様々な振動数の光を照射したところ,光の振動数νと光電子の運動エネルギーの最大値KMの関係は下図のようになった。 このグラフの傾きは何を表しているか。

[Level.3]
前問において,この金属の仕事関数を求めよ。

この下に答えを載せていますが,まずは自力で考えてみましょう。


答え

[Level.1]
光子のエネルギー:3.3×10-19J
光電子の運動エネルギーの最大値:3.0×10-20J

[Level.2]
プランク定数

[Level.3]
3.7×10-19J

(※ 解説は現在準備中。)